DE4237554A1

DE4237554A1 -

Info

Publication number: DE4237554A1
Application number: DE4237554A
Authority: DE
Inventors: Kenji Ogawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2012-11-07
Also published as: US5313168A; DE4237554C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstante eines Brennstoffs, welche auf berührungslose Weise die Dielektrizitätskonstante eines Brennstoffs ermiitelt, der einem Brenner oder dergleichen zugeführt wird, um die Eigenschaften des Brennstoffs festzustellen, und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstante eines Brennstroffs zur Messung des Alkoholgehalts in einem Brennstoff, der für den Motor eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet wird.The invention relates to a device for determining the Dielectric constant of a fuel, which is based on contactless way the dielectric constant of a Fuel, the burner or the like is fed to the properties of the fuel to determine, and particularly relates to a device to determine the dielectric constant of a Fuel for measuring the alcohol content in one Fuel used for the engine of a motor vehicle or the like is used.

In jüngster Zeit wurde in den Vereinigten Staaten von Amerika und in zahlreichen europäischen Staaten zur Verringerung des Ölverbrauchs und zur Verringerung der Luftverschmutzung durch die Auspuffgase von Kraftfahrzeugen ein Brennstoff für Kraftfahrzeuge eingeführt, der durch Mischung von Alkohol mit Benzin hergestellt wird. Wird allerdings der mit zugemischtem Alkohol versehene Brennstoff bei einem Motor verwendet, bei welchem ein Luft/Brennstoffverhältnis eingestellt ist, das zu einem Benzinbrennstoff paßt, so wird infolge der Tatsache, daß Alkohol ein kleineres theoretisches Luft/Brennstoffverhältnis als Benzin aufweist, das Luft/Brennstoffverhältnis abgemagert, wodurch es schwierig wird, einen glatten Motorlauf zu erzielen. Zur Ausschaltung dieser Schwierigkeit wurde die folgende Vorgehensweise eingesetzt: Der Alkoholgehalt in dem Brennstoff, dem Alkohol zugemischt wurde, wird ermittelt, und das Luft/Brennstoffverhältnis und der Zündzeitpunkt werden entsprechend dem so festgestellten Alkoholgehalt eingestellt.Recently, in the United States, America and in numerous European countries Reduce oil consumption and reduce oil consumption Exhaust gas pollution from Motor vehicles a fuel for motor vehicles introduced by mixing alcohol with gasoline will be produced. However, if it is mixed in Alcohol fuel used in an engine at which an air / fuel ratio is set, that matches a gasoline fuel, will be due to the Fact that alcohol is a smaller theoretical Has air / fuel ratio as gasoline that Lean air / fuel ratio, making it difficult will achieve smooth engine running. For Eliminating this difficulty was the following Approach used: The alcohol content in the Fuel to which alcohol has been added is determined and the air / fuel ratio and the ignition timing are determined according to the alcohol content set.

Zur Ermittlung des Alkoholgehalts wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die Dielektrizitätskonstante eines Brennstoffs festgestellt wird, der mit Alkohol versetzt ist, sowie ein Verfahren, bei welchem der Brechungsindex des Brennstoffs ermittelt wird. In Bezug auf das erstgenannte Verfahren hat die vorliegende Anmelderin eine "Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten" in der japanischen Patentanmeldung Nr. 22 88/1991 vorgeschlagen.A procedure was used to determine the alcohol content proposed, in which the dielectric constant of a fuel that is found with alcohol is offset, and a method in which the Refractive index of the fuel is determined. In relation to the former method, the present Applicant a "device for determining the Dielectric constant "in Japanese Patent Application No. 22 88/1991 proposed.

Unter Bezug auf Fig. 5 wird diese vorgeschlagene Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten beschrieben.This proposed device for determining the dielectric constant is described with reference to FIG. 5.

In Fig. 5 ist ein Sensorabschnitt A vorgesehen. Ein mit einem Boden versehenes, zylindrisches Isolierrohr 1 besteht aus einem isolierenden Material wie beispielsweise Keramik oder einem ölbeständigen Kunststoff, in welches Brennstoff eingeführt wird. Eine elektrisch leitfähige Elektrode 3 in Form eines Zylinders ist innerhalb des Isolierrohrs 1 auf solche Weise angeordnet, daß es koaxial zum Isolierrrohr 1 so verläuft, daß seine äußere zylindrische Oberfläche im wesentlichen parallel zur inneren zylindrischen Oberfläche des Isolierrohrs 1 verläuft. Eine einschichtige Spule 4 ist so auf das Isolierrrohr 1 aufgewickelt, daß sie der elektrisch leitfähigen Elektrode frei gegenüberliegt. In Fig. 5, a sensor section A is provided. A bottomed, cylindrical insulating tube 1 consists of an insulating material such as ceramic or an oil-resistant plastic, into which fuel is introduced. An electrically conductive electrode 3 in the form of a cylinder is arranged inside the insulating tube 1 in such a way that it extends coaxially with the insulating tube 1 such that its outer cylindrical surface is essentially parallel to the inner cylindrical surface of the insulating tube 1 . A single-layer coil 4 is wound on the insulating tube 1 in such a way that it lies freely opposite the electrically conductive electrode.

Zuführungsdrähte 4a und 4b führen zu der einschichtigen Spule 4. Durch die innere zylindrische Oberfläche der einschichtigen Spule 4 wird ein Brennstoffkanal 2 festgelegt, der in Brührung mit dem Isolierrohr 1 und der äußeren zylindrischen Oberfläche der Elektrode 3 steht. Die Elektrode 3 ist mit einem Flansch versehen, der über eine Brennstoffdichtung 7 an das Isolierrohr 1 so gekuppelt ist, daß ein Brennstoffbehälter ausgebildet wird (wobei in diesem Fall der Flansch 3 einstückig mit der Elektrode 3 ausgebildet ist). Nippel 6 führen den Brennstoff zu dem Brennstoffkanal 2. Weiterhin ist ein Detektorabschnitt B vorgesehen.Feed wires 4 a and 4 b lead to the single-layer coil 4 . A fuel channel 2 is defined by the inner cylindrical surface of the single-layer coil 4 and is in contact with the insulating tube 1 and the outer cylindrical surface of the electrode 3 . The electrode 3 is provided with a flange which is coupled to the insulating tube 1 via a fuel seal 7 such that a fuel container is formed (in which case the flange 3 is formed in one piece with the electrode 3 ). Nipples 6 lead the fuel to the fuel channel 2 . A detector section B is also provided.

Der Detektorabschnitt B weist folgende Teils auf: einen Reihenwiderstand 10 (dessen Widerstand R_s ist), der in Reihe mit dem Zuführungsdraht 4a der einschichtigen Spule 4 geschaltet ist, einen 0°-Phasenkomparator, der parallel zum Widerstand 10 geschaltet ist; ein an den Ausgang des Phasenkomparators 14 angeschlossenes Tiefpaßfilter; einen Vergleichsintegrierer 16, der an den Ausgang des Tiefpaßfilters 15 angeschlossen ist, und an welchen eine vorbestimmte Referenzspannung V_ref entsprechend einer Phasenverschiebung von 0° angelegt wird; einen spannungsgesteuerten Oszillator 17, der mit dem Ausgangs des Vergleichsintegrierers 16 verbunden ist; einen Verstärker 18 zum Verstärken des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 17; und einen Frequenzteiler 19, der so ausgebildet ist, daß er eine Frequenzteilung des Ausgangsignals des spannungsgesteuerten Oszillators 17 vornimmt.The detector section B has the following part: a series resistor 10 (whose resistance is R _s ), which is connected in series with the feed wire 4 a of the single-layer coil 4 , a 0 ° phase comparator which is connected in parallel with the resistor 10 ; a low pass filter connected to the output of phase comparator 14 ; a comparison integrator 16 , which is connected to the output of the low-pass filter 15 and to which a predetermined reference voltage V _ref corresponding to a phase shift of 0 ° is applied; a voltage controlled oscillator 17 connected to the output of the comparator 16 ; an amplifier 18 for amplifying the output signal of the voltage controlled oscillator 17 ; and a frequency divider 19 which is designed such that it frequency-divides the output signal of the voltage-controlled oscillator 17 .

Der Betriebsablauf der voranstehenden, konventionellen Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten wird nunmehr beschrieben. The operational flow of the foregoing, conventional Device for determining the dielectric constant will now be described.

Der Sensorabschnitt A ist so angeordnet, wie dies in Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt ist. In den Fig. 4(a) und 4(b) ist die Induktivität L der einschichtigen Spule 4 enthalten. Die Kapazität C_f zwischen der einschichtigen Spule 4 und der elektrisch leitfähigen Elektrode 3 ändert sich entsprechend einer Änderung der Dielektrizitätskonstanten ε des Brennstoffs in dem Brennstoffkanal 2. Weiterhin existiert eine Kapazität C_p als Streukapazität des Zuleitungsdrahtes 4 _a, eine Eingangskapazität des Phasenkomparators 11 und dergleichen, und wird nicht durch Dielektrizitätskonstante ε beeinflußt.The sensor section A is arranged as shown in Figs. 4 (a) and 4 (b). In Figs. 4 (a) and 4 (b), the inductance L is of the single coil 4. The capacitance C _f between the single-layer coil 4 and the electrically conductive electrode 3 changes in accordance with a change in the dielectric constant ε of the fuel in the fuel channel 2 . Furthermore, there is a capacitance C _p as a stray capacitance of the lead wire 4 _a , an input capacitance of the phase comparator 11 and the like, and is not influenced by the dielectric constant ε.

Wenn die an die Zuleitung 4(a) des Sensorsabschnitts A angelegte Frequenz geändert wird, tritt hierbei eine LC-Parallelresonanz auf, wie in Fig. 4(c) zugezeigt. In diesem Fall läßt sich die Parallelresonanzfrequenz f_r aus der folgenden Gleichung (1) berechnen:
wobei K, a und b Konstanten sind, die entsprechend der Konfiguration des Sensorabschnitts A festgelegt sind. Wie aus Gleichung (1) hervorgeht, hängt die Resonanzfrequenz f_r von der Dielektrizitätskonstnate ε des Brennstoffs ab; mit wachsender Dieelektrizitätskonstante ε nimmt daher die Resonanzfrequenz f_r ab.When the frequency applied to the lead 4 (a) of the sensor section A is changed, an LC parallel resonance occurs as shown in FIG. 4 (c). In this case, the parallel resonance _frequency f _r can be calculated from the following equation (1):
where K, a and b are constants set according to the configuration of the sensor section A. As can be seen from equation (1), the resonance frequency f _r depends on the dielectric constant ε of the fuel; With increasing dieelectricity constant ε the resonance frequency f _r decreases.

Die Resonanzfrequenz f_r eines konkreten Beispiels für den Sensorabschnitt mit einer vorbestimmten Konfiguration wurde auf folgende Weise gemessen: In einem Fall, in welchem der Brennstoff Mathanol war, welches eine Dielektrizitätskonstante ε = 33 aufweist, betrug die Resonanzfrequenz f_r 7,5 MHz; und in dem Falle, in welchem er Benzin war mit einer Dielektizitätskonstanten ε = 2, lag die Resonanzfrequenz bei etwa 9,5 MHz. In dem Fall, in welchem ein Brennstoff dadurch hergestellt wurde, daß Methanol und Benzin in einem optimalen Mischverhältnis gemischt wurden, änderte sich die Resonanzfrequenz f_r entsprechend dem Methanolgehalt, wie in Fig. 4(d) gezeigt ist. Daher kann durch Ermittlung eines Signals, welches der Resonanzfrequenz f_r entspricht, die Dielektrizitätskonstane ε des Brennstoffs und daher der Methanolgehalt in dem mit Methanol vermischen Brennstoff ermittelt werden.The resonant frequency f _r of a concrete example of the sensing portion having a predetermined configuration was measured in the following manner, was, in a case in which the fuel Mathanol which ε = 33 which was a dielectric constant, the resonance frequency f _r 7.5 MHz; and in the case where it was gasoline with a dielectric constant ε = 2, the resonance frequency was about 9.5 MHz. In the case where a fuel was produced by mixing methanol and gasoline in an optimal mixing ratio, the resonance frequency f _{r changed} according to the methanol content, as shown in Fig. 4 (d). Therefore, by determining a signal which corresponds to the resonance frequency f _r , the dielectric constant ε of the fuel and therefore the methanol content in the fuel mixed with methanol can be determined.

Der zur Ermittlung der Resonanzfrequenz f_r ausgelegte Detektor-Schaltungsabschnitt B arbeitet wie folgt:The detector circuit section B designed to determine the resonance frequency f _r operates as follows:

Bei einem mit Methanol vermischten Brennstoff in dem Brennstoffkanal 2 legt der Verstärker 18 ein Hochfrequenzsignal an eine Reihenschaltung des Widerstands 10 und der einschichtigen Spule 4 an. Das Spannungssignal über den Widerstand 10, also ein Hochfrequenz-Spannungssignal, welches an die Reihenschaltung angelegt wird, und ein Hochfrequenz- Spannungssignal, welches an die Einzelschicht-Spule 4 angelegt wird, werden an den Phasenkomparator 14 angelegt, in welchem ihre Phasen miteinander verglichen werden.In the case of a fuel mixed with methanol in the fuel channel 2 , the amplifier 18 applies a high-frequency signal to a series connection of the resistor 10 and the single-layer coil 4 . The voltage signal via the resistor 10 , that is to say a high-frequency voltage signal which is applied to the series circuit and a high-frequency voltage signal which is applied to the single-layer coil 4 , are applied to the phase comparator 14 , in which their phases are compared with one another .

Es wird angenommen, daß die Frequenz des an die Reihenschaltung angelegten Hochfrequenz- Spannungssignals gleich der Resonanzfrequenz f_r ist. In diesem Fall ist, wie in Fig. 4(c) gezeigt, die momentane Spannungsphase des Sensorabschnitts A = 0°, und daher ist die Phasenverschiebung zwischen den an beiden Enden des Widerstands 10 vorhandenen Hochfrequenz-Spannungssignalen ebenfalls 0°. Wenn andererseits ein Hochfrequenz- Spannungssignal angelegt wird, dessen Frequenz niedriger als die Resonanzfrequenz f_r ist, wie in Fig. 4(c) gezeigt, so eilt die momentane Spannungsphase des Sensorabschnitts A dem Wert von 0° vor, und wenn daher die Phase des Hochfrequenzsignals als Bezugswert an die Reihenschaltung angelegt wird, so ist die Phasenverschiebung zwischen den Hochfrequenzspannungssignalen, die an beiden Enden des Widerstands 10 anliegen, größer als 0°.It is assumed that the frequency of the high frequency voltage signal applied to the series circuit is equal to the resonance frequency f _r . In this case, as shown in Fig. 4 (c), the current voltage phase of the sensor section A = 0 °, and therefore the phase shift between the high frequency voltage signals present at both ends of the resistor 10 is also 0 °. On the other hand, when a high frequency voltage signal is applied, the frequency of which is lower than the resonance frequency f _r , as shown in Fig. 4 (c), the current voltage phase of the sensor section A leads the value of 0 °, and therefore if the phase of High-frequency signal is applied as a reference value to the series circuit, the phase shift between the high-frequency voltage signals, which are present at both ends of the resistor 10 , is greater than 0 °.

Auf diese Weise wird eine Phasensynchronisierschleife eingerichtet, in welcher das Ausgangssignal des Phasenkomparators 14 in eine Gleichspannung umgewandelt wird, welche der Phasenverschiebung entspricht, mit Hilfe des Tiefpaßfilters 15; diese Gleichspannung und die Gleichspannung V_ref entsprechend einer Phasenverschiebung von 0° werden an den Vergleichsintegrierer 16 angelegt, bei welchem eine Differenz zwischen den Phasenverschiebungen integriert wird; und das Ausgangssignals des Vergleichsintegrierers 16 wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 17 angelegt, welcher das Hochfreqeunzsignal über den Widerstand 10 an die voranstehend beschriebene Reihenschaltung anlegt.In this way, a phase synchronization loop is set up, in which the output signal of the phase comparator 14 is converted into a DC voltage, which corresponds to the phase shift, with the aid of the low-pass filter 15 ; this DC voltage and the DC voltage V _ref corresponding to a phase shift of 0 ° are applied to the comparison integrator 16 , in which a difference between the phase shifts is integrated; and the output signal of the comparison integrator 16 is applied to the voltage-controlled oscillator 17 , which applies the high-frequency signal via the resistor 10 to the series circuit described above.

Mit der auf diese Weise eingerichteten Phasensynchronisierungsschleife wird der spannungsgesteuerte Oszillator 17 so betrieben, daß die Phasenverschiebung zwischen den hochfrequenten Spannungssignalen an beiden Enden des Widerstands 10 einen Wert von 0° annimmt, und der Oszillator 17 zu jedem Zeitpunkt bei der Resonanzfrequenz f_r schwingt. Der Frequenzteiler 19 führt mit der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators eine Frequenzteilung durch um ein Frequenzausgangssignal f_out bereitzustellen. Da die Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 17 mit einem Verhältnis von 1:1 der Eingangssteuerspannung entspricht, kann das Ausgangssignal des Vergleichsintegrierers 16 als ein Spannungsausgangssignal V_out verwendet werden.With the phase synchronization loop set up in this way, the voltage-controlled oscillator 17 is operated in such a way that the phase shift between the high-frequency voltage signals at both ends of the resistor 10 assumes a value of 0 °, and the oscillator 17 oscillates at the resonance frequency f _r at all times. The frequency divider 19 carries out a frequency division with the output frequency of the voltage-controlled oscillator in order to provide a frequency output signal f _out . Since the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 17 corresponds to the input control voltage with a ratio of 1: 1, the output signal of the comparison integrator 16 can be used as a voltage output signal V _out .

Unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 wird die konventionelle Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten noch konkreter beschrieben. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist der Phasenkomparator 14 eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c auf, und die Phasensynchronisierschleife ist so ausgebildet, daß die Phasenverschiebung zwischen den hochfreqeuneten Spannungssignalen an beiden Enden des Widerstands 10 0° beträgt. Fig. 7 zeigt Signale P1 bis P6 an verschiedenen Schaltungspunkten in Fig. 6. Das Signal P1, oder ein Hochfrequenz-Rechteckwellensignal P1, welches von dem spannungsgesteuerten Oszillator 17 ausgegeben wird, wird an die CK-Klemme einer ersten D-Flip-Flop-Schaltung 18 in dem Verstärker 18 angelegt, und wird weiterhin über einen Invertierer 18c an den CK-Abschnitt einer zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 18b mit umgekehrter Phase angelegt. Ein Signal an der Inversionsausgangsklemme der ersten D-Flip-Flop-Schaltung 18a wird an die D-Klemme der zweiten Flip-Flop-Schaltung 18b angelegt, und ein Signal an der Inversionsausgabeklemme der zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 18b wird an den D-Abschnitt der ersten Flip-Flop-Schaltung 18a angelegt. Das Signal P2 wird an der Ausgangsklemme Q der ersten D-Flip-Flop-Schaltung 18a bereitgestellt, und ist das Hochfrequenzsignal, welches an die einschichtige Spule 4 über den Widerstand 10 angelegt wird. Beim Anstieg des hochfrequenten Rechteckwellensignals P1 ändert das Signal P2 seinen Pegel; dies bedeutet, daß das Signal P2 einem Signal entspricht, welches durch Frequenzteilung des Signals P1 auf die Hälfte erhalten wird. Das Signal P2 wird über einen Invertierer 14a an die EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c angelegt. Andererseits wird das Signal P3 an der Ausgangsklemme Q der zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 18b bereitgestellt, und ändert seinen Pegel beim Absinken des Signals P1; dies bedeutet, daß das Signal P3 die gleiche Frequenz aufweist wie das Signal P2 und gegenüber diesem um 90° phasenverschoben ist.The conventional device for determining the dielectric constant is described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7. As shown in Fig. 6, the phase comparator 14 has an EXCLUSIVE-OR circuit 14 c, and the phase synchronization loop is designed so that the phase shift between the high-frequency voltage signals at both ends of the resistor is 10 0 °. FIG. 7 shows signals P1 to P6 at various circuit points in FIG. 6. The signal P1, or a high-frequency square wave signal P1, which is output by the voltage-controlled oscillator 17 , is applied to the CK terminal of a first D flip-flop. Circuit 18 applied in the amplifier 18 , and is further applied via an inverter 18 c to the CK section of a second D flip-flop circuit 18 b with the reverse phase. A signal at the inversion output terminal of the first D flip-flop circuit 18 a is applied to the D terminal of the second flip-flop circuit 18 b, and a signal at the inversion output terminal of the second D flip-flop circuit 18 b is applied to the D section of the first flip-flop circuit 18 a. The signal P2 is provided at the output terminal Q of the first D flip-flop circuit 18 a, and is the high-frequency signal which is applied to the single-layer coil 4 via the resistor 10 . When the high-frequency square wave signal P1 rises, the signal P2 changes its level; this means that the signal P2 corresponds to a signal which is obtained by dividing the frequency of the signal P1 in half. The signal P2 is applied to the EXCLUSIVE-OR circuit 14 c via an inverter 14 a. On the other hand, the signal P3 at the output terminal Q of the second D flip-flop circuit 18 b provided, and changes its level during the decrease of the signal P1; this means that the signal P3 has the same frequency as the signal P2 and is 90 ° out of phase with it.

Das Signal P4 liegt an der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 10 und der einschichtigen Spule 4 an, so daß es dieser zugeführt wird. Weiterhin wird das Signal P4 an eine Eingangsklemme der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c angelegt, während das Signal P3 über einen Invertierer 14b mit umgekehrter Phase an die andere Eingangsklemme angelegt wird, so daß mit diesen Signalen ein Phasenvergleich durchgeführt wird. Das in der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 10 und der einschichtigen Spule 4 vorhandene hochfrequente Signal P4 ist sinusförmig, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Daher wird der Gleichspannungspegel des Signal P4 auf den Schwellenwertpegel des Invertierers 14a durch einen Operationsverstärker 20 mit Hilfe eines variablen Widerstandes 21 eingestellt; dies bedeutet, daß das Sinussignal P4 in das Signal P5 umgeformt wird, welches eine Rechteckwelle darstellt.The signal P4 is present on the connecting line between the resistor 10 and the single-layer coil 4 , so that it is supplied to it. Furthermore, the signal P4 is applied to an input terminal of the EXCLUSIVE-OR circuit 14 c, while the signal P3 is applied via an inverter 14 b with the opposite phase to the other input terminal, so that a phase comparison is carried out with these signals. The high-frequency signal P4 present in the connecting line between the resistor 10 and the single-layer coil 4 is sinusoidal, as shown in FIG. 7. Therefore, the DC level of the signal P4 to the threshold level of the inverter 14 is a set by an operational amplifier 20 with the aid of a variable resistor 21; this means that the sinusoidal signal P4 is converted into the signal P5, which represents a square wave.

Bei der Frequenz, bei welcher die LC-Schaltung des Sensorabschnitts A in Resonanz gerät, weist das Rechteckausgangssignal P4 des Invertierers 14a eine entgegengesetzte Phase in Bezug auf das Rechtecksignal P2 auf, das an den Widerstand 10 angelegt wird, und seine Phase ist um 90° gegenüber der des Signals P3 an der Ausgangsklemme Q der zweiten Flip-Flop-Schaltung 18b phasenverschoben. Wenn daher die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P4 an beiden Enden des Widerstands 10 0° beträgt, also wenn die bereitgestellte Frequenz die Frequenz ist, bei welcher eine Resonanz der LC-Schaltung des Sensorabschnitts A auftritt, so ist das Ausgangssignal der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c, nämlich das Signal P6, eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von 50%. Weicht die Frequenz von der Resonanzfrequenz ab, so ist das Tastverhältnis des Signals P6 kleiner oder größer als 50%. Dies bedeutet, daß das Rechtecksignal, welches von der EXKLUSIV-ODER-Schaltung bereitgestellt wird, ein Tastverhältnis entsprechend der Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P4 aufweist, in einem Verhältnis von 1:1.At the frequency at which the LC circuit of the sensor section A comes into resonance, the square-wave output signal P4 of the inverter 14 a an opposite phase with respect to the square wave signal P2 that is applied to the resistor 10, and its phase is 90 ° relative to that of the signal P3 at the output terminal Q of the second flip-flop circuit 18 b out of phase. Therefore, if the phase shift between signals P2 and P4 at both ends of the resistor is 10 °, that is, if the frequency provided is the frequency at which the LC circuit of sensor section A occurs, the output signal is EXCLUSIVE-OR Circuit 14 c, namely the signal P6, a square wave with a duty cycle of 50%. If the frequency deviates from the resonance frequency, the duty cycle of the signal P6 is less than or greater than 50%. This means that the square wave signal provided by the EXCLUSIVE-OR circuit has a duty cycle corresponding to the phase shift between the signals P2 and P4, in a ratio of 1: 1.

Das Ausgangssignal P6 der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c wird das an das Tiefpaßfilter 15 angelegt, dessen Ausgangsgleichspannung der Phasenverschiebung zwischen den hochfrequenten Spannungssignalen P2 und P4 an beiden Enden des Widerstands 10 in einem Verhältnis von 1:1 entspricht. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 15 wird an den Vergleichsintegrierer 16 angelegt, in welchem die Verschiebung zwischen dem Ausgangssignal und der Spannung V_ref integriert wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Spannung V_ref durch einen variablen Widerstand 22 so eingestellt wurde, daß sie gleich dem Gleichspannungspegel ist, welchen das Tiefpaßfilter 15 ausgibt, wenn die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P4 an beiden Enden des Widerstands 10 0° beträgt. Der sich ergebende Integrierwert, also das Ausgangssignal des Vergleichsintegrieres, wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 17 angelegt, um die Oszillatorfrequenz zu Oszillator 17 angelegt, um die Oszillatorfrequenz zu steuern. The output of P6 is c of the exclusive-OR circuit 14 which is applied to the low pass filter 15, the output DC voltage of the phase shift between the high-frequency voltage signals P2 and P4 at both ends of the resistor 10 in a ratio of 1: 1. The output signal of the low-pass filter 15 is applied to the comparison integrator 16 , in which the shift between the output signal and the voltage V _{ref is} integrated. It should be noted that the voltage V _{ref was set} by a variable resistor 22 to be equal to the DC level that the low pass filter 15 outputs when the phase shift between the signals P2 and P4 at both ends of the resistor is 10 ° . The resulting integrating value, that is, the output signal of the comparing integrator, is applied to the voltage-controlled oscillator 17 in order to apply the oscillator frequency to oscillator 17 in order to control the oscillator frequency.

Dies bedeutet, daß die gebildete Phasensynchronisierschleife die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 17 so steuert, daß die Phasenverschiebung zwischen den hochfreqeuenten Spannungssignalen an beiden Enden des Widerstands 10 0° ist. Daher ist die Ausgangsfrequenz f_out, die durch Frequenzteilung der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 17 erhalten wird, eine Funktion, die monoton in Bezug auf die Dielektrizitätskonstante ε des Brennstoffs abfällt, wie in Fig. 4 gezeigt; also in Bezug auf den Methanolgehalt. Das Ausgangssignal des Vergleichsintegrierers, welches an den spannungsgesteuerten Oszillator 17 angelegt wird, wird als ein Spannungsausgangssignal V_out ausgegeben.This means that the phase synchronization loop formed controls the output frequency of the voltage-controlled oscillator 17 so that the phase shift between the high-frequency voltage signals at both ends of the resistor is 10 °. Therefore, the output frequency f _out obtained by frequency dividing the output frequency of the voltage controlled oscillator 17 is a function that drops monotonically with respect to the dielectric constant ε of the fuel, as shown in FIG. 4; in terms of the methanol content. The output signal of the comparison integrator, which is applied to the voltage-controlled oscillator 17 , is output as a voltage output signal V _out .

Die konventionelle Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante, die auf diese Weise aufgebaut ist, ist hinsichtlich der nachstehenden Punkte nachteilig:The conventional measuring device for the Dielectric constant built up in this way is disadvantageous with regard to the following points:

Wenn sich die Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs abrupt ändert, so daß die Phasensynchronisierungsschleife keine zufriedenstellende Steuerung ausführen kann, so nehmen die Signale P2 und P4 eine unterschiedliche Phase an, und die Impedanz der LC-Resonanzschaltung wird wie in Fig. 4 gezeigt verringert, und der Schwellenpegel des lnvertierers 14a, der dazu ausgelegt ist, die Signalform des sinusförmigen Hochfrequenzsignals P4 auszuformen, unterscheidet sich in gewissem Ausmaß von dem Gleichspannungspegel, der an die einschichtige Spule 4 mit Hilfe des Operationsverstärkers 20 und des variablen Widerstands 21 angelegt wird.If the dielectric constant of the fuel changes abruptly so that the phase synchronization loop cannot perform satisfactory control, the signals P2 and P4 take on a different phase and the impedance of the LC resonance circuit is reduced as shown in Fig. 4 and the threshold level of the inverter 14 a, which is adapted to shape the waveform of the sinusoidal high frequency signal P4 is different to some extent from the direct voltage level which is applied to the single coil 4 with the aid of the operational amplifier 20 and the variable resistor 21st

Wie in Fig. 8 gezeigt, kreuzt daher das Signal P4 den Schwellenwertpegel nicht mehr, und dies führt dazu, daß kein Signalformungsvorgang ausgeführt wird, wie bei P5 in Fig. 8 angedeutet ist.As shown in FIG. 8, therefore, signal P4 no longer crosses the threshold level, and this results in no signal shaping operation being performed, as indicated at P5 in FIG. 8.

In diesem Fall stellt das Ausgangssignal P6 des Phasenkomparators 14 ein Signal mit einem Tastverhältnis von 50% dar, welches nur durch Invertieren des Signals P3 erhalten wurde, und das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 15 ist dasselbe wie jenes, welches bereitgestellt wird, wenn die Steuerung durch die Phasensynchronisierungsschleife durchgeführt wird. Dies führt dazu, daß die Phasensynchronisierung keine Steuerung durchführt, so daß ein Wert ausgegeben wird, der sich von der wahren Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs unterscheidet.In this case, the output signal P6 of the phase comparator 14 represents a signal with a duty cycle of 50%, which was obtained only by inverting the signal P3, and the output signal of the low-pass filter 15 is the same as that which is provided when the control by the Phase synchronization loop is performed. As a result, the phase synchronization does not perform any control, so that a value is output that differs from the true dielectric constant of the fuel.

In dem Fall, in welchem die konventionelle Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff durch Massenproduktion durchgeführt wird, müssen die Gleichspannungspegel, die an die einschichtige Spule 4 angelegt werden sollen, einzeln entsprechend der Schwellenwertpegel der Invetierer 14a eingestellt werden.In the case in which the conventional device for measuring the dielectric constant of the fuel is performed by mass production, the DC voltage level to be applied to the single coil 4, the threshold level of the Invetierer must individually corresponding to 14 to set a.

Wenn das Tastverhältnis des Ausgangs des spannungsgesteuerten Oszillators 17 nicht 50% beträgt, oder wenn sich die Versorgungsspannung ändert, die an die Detektorschaltung B angelegt wird, so ändert sich die hochpegelige Spannung der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c, und das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 15 ändert sich, welches das Gleichspannungssignal darstellt, das der Phasenverschiebung zwischen den Spannungssignalen an beiden Enden des Widerstands 10 entspricht, so daß dann, wenn die Phasenverschiebung 0° beträgt, die Gleichspannungspegel-Spannung geändert wird. Dies bedeutet, daß die angezielte Phasenverschiebung der Phasensynchronisierungsschleife gegenüber 0° verschoben ist. Dies bedeutet, wie in Fig. 9 gezeigt ist, daß eine Frequenz f₀ ausgegeben werden sollte, jedoch wird eine Frequenz f₁ ausgegeben, da wie voranstehend beschrieben, die angezielte Phasenverschiebung verschoben ist. Wenn sich andererseits die Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs ändert, ändert sich der Gütefaktor Q der Resonanz. Wie beispielsweise durch die zweifach gepunkteten Kettenlinien in Fig. 9 angedeutet ist, weist die Phasenkurve eine sanftere Steigung auf, wenn der Gütefaktor Q verringert wird, und es wird eine Frequenz f₂ ausgegeben. In diesem Falle weist die Messung eine niedrige Genauigkeit auf, und wird durch die Leitfähigkeit des Brennstoffs beeinflußt.When the duty ratio of the output of the voltage controlled oscillator 17 is not 50%, or when the supply voltage changes applied to the detector circuit B, then the high level voltage of the exclusive-OR circuit 14 changes c, and the output signal of the LPF 15 changes, which is the DC voltage signal corresponding to the phase shift between the voltage signals at both ends of the resistor 10 , so that when the phase shift is 0 °, the DC level voltage is changed. This means that the targeted phase shift of the phase synchronization loop is shifted from 0 °. This means, as shown in Fig. 9, that a frequency f ₀ should be output, but a frequency f _{1 is} output because, as described above, the target phase shift is shifted. On the other hand, if the dielectric constant of the fuel changes, the quality factor Q of the resonance changes. For example, as indicated by the two-dot chain lines in FIG. 9, the phase curve has a gentler slope when the quality factor Q is reduced, and a frequency f _{2 is} output. In this case the measurement has a low accuracy and is influenced by the conductivity of the fuel.

Bei einer Massenproduktion der konventionellen Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante muß für jeden Vergleichsintegrierer 16 die Spannung V_ref entsprechend dem Tastverhältnis des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszilators 17 eingestellt werden. Dies verringert den Herstellungswirkungsgrad.In the case of mass production of the conventional measuring device for the dielectric constant, the voltage V _ref must be set for each comparator integrator 16 in accordance with the duty cycle of the output signal of the voltage-controlled oscillator 17 . This reduces manufacturing efficiency.

Daher soll die vorliegende Erfindung die voranstehend beschriebenen Schwierigkeiten ausschalten, die bei einer konventionellen Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff auftreten.Therefore, the present invention is intended to do the above Eliminate the difficulties described in a conventional measuring device for the Dielectric constant of fuel occur.

Genauer gesagt besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff zur Verfügung zu stellen, die mit der auf 0° eingestellten angestrebten Phasenverschiebung der Phasensynchronisierschleife eine Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs mit einem normalen Ausgangstastverhältnis unter korrekten Steuerbedingungen ermittelt, und welche für die Massenproduktion geeignet ist.More precisely, the basis of the invention exists Task in a measuring device for the Dielectric constant of fuel available too places with the target set to 0 ° Phase shift of the phase synchronization loop one Dielectric constant of the fuel with one normal output duty cycle under correct Tax conditions determined, and which for the Mass production is suitable.

Gemäß einer Zielrichtung der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten eines Brennstoffs zur Verfügung gestellt, welche folgende Teile aufweist: eine Hochfrequenzanlegeeinrichtung zum Anlegen einer Rechtecksignal-Hochfrequenz über einen Widerstand an eine Meßspule; einen Signalformer, der ein Signal empfängt, das in der Verbindungsleitung zwischen der Meßspule vorliegt, und es mit einem vorbestimmten Vergleichspegel vergleicht, um ein Rechtecksignal auszugeben; einen Phasenkomparator zur Ermittlung der Phasenverschiebung zwischen dem Ausgang der Hochfrequenz- Anlegeeinrichtung und dem Ausgang des Signalformers; eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ausgangsfrequenz der Hochfrequenz-Anlegeeinrichtung, so daß der Ausgang des Phasenkomparators einen vorbestimmten Wert annimmt; eine Tastverhältnis-Meßeinrichtung zur Ermittlung des Tastverhältnisses des Ausgangssignals des Signalformers; und eine Vorspannungssteuereinrichtung, um eine Gleichspannung an die andere Klemme der Meßspule anzulegen, so daß das Ausgangssignal der Tastverhältnis- Meßeinrichtung einen vorbestimmten Wert annimmt.According to an object of the invention, a Device for determining the dielectric constant of a fuel provided, the following Parts has: a high-frequency application device for Application of a square wave high frequency over a Resistance to a measuring coil; a signal former that a Receives signal in the connecting line between the measuring coil is present, and it with a predetermined Comparison level compares to a square wave signal to spend; a phase comparator to determine the Phase shift between the output of high frequency Application device and the output of the signal former; a Control device for controlling the output frequency of the High frequency application device, so that the output of the Phase comparator takes a predetermined value; a Duty cycle measuring device for determining the Duty cycle of the output signal of the signal former; and a bias control device to control a DC voltage to the other terminal of the measuring coil so that the output signal of the duty cycle Measuring device assumes a predetermined value.

ln der Vorrichtung wird das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Signalformers ermittelt, der so ausgebildet ist, daß er die Signalform des sinusförmigen hochfrequenten Spannungssignals formt, welches an der Verbindungsleitung zwischen der Meßspule und dem Widerstand entwickelt wird, und die Gleichspannung wird an die Meßspule angelegt, so daß das Ausgangs- Tastverhältnis einen vorbestimmten Wert annehmen kann. In the device, the duty cycle of the Output signal of the signal shaper determined, so is designed to be the waveform of the sinusoidal high-frequency voltage signal, which at the Connection line between the measuring coil and the Resistance is developed and the DC voltage is on the measuring coil applied so that the output duty cycle can assume a predetermined value.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung der Dielektrizitätskonstanten eines Brennstoffs zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine Hochfrequenz-Anlegeeinrichtung zum Anlegen einer Hochfrequenz über einen Widerstand an eine Meßspule; eine Referenz-Hochfrequenzerzeugungseinrichung zur Ausgabe einer Hochfrequenz, die in der Phase um einen vorbestimmten Winkel gegenüber dem Ausgangssignal der Hochfrequenz-Anlegeeinrichtung verschoben ist; einen Phasenmeßkomparator zur Messung der Phasenverschiebung zwischen einem Hochfrequenzsignal, welches in der Verbindungsleitung der Meßspule und des Widerstands vorhanden ist, und dem Ausgangssignal der Referenz- Hochfrequenzerzeugungseinrichtung; einen Referenz- Phasenkomparator zur Ermittlung der Phasenverschiebung zwischen dem Ausgangssignal der Hochfrequenz- Anlegeeinrichtung und dem Ausgangssignal der Referenz- Hochfreuquenz-Erzeugungseinrichtung; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ausgangsfrequenzen der Hochfrequenz- Anlegeeinrichtung und der Referenz-Hochfrequenzerzeugungseinrichtung, so daß das Ausgangssignal des Phasenmeßkomparators gleich dem Ausgangssignal des Referenzphasenkomparators ist.According to a further object of the invention, a Device for measuring the dielectric constant of a fuel, which has: a high-frequency application device for applying a High frequency via a resistor to a measuring coil; a Reference high-frequency generation device for output a high frequency that is in phase by one predetermined angle with respect to the output signal of the High-frequency application device is shifted; one Phase measurement comparator for measuring the phase shift between a high frequency signal, which in the Connection line of the measuring coil and the resistor is present and the output signal of the reference Radio frequency generating device; a reference Phase comparator for determining the phase shift between the output signal of the radio frequency Application device and the output signal of the reference Radio frequency generating device; and a Control device for controlling the output frequencies of the High frequency application device and the Reference radio frequency generating device, so that Output signal of the phase measuring comparator is equal to that Output signal of the reference phase comparator is.

Bei dieser Vorrichtung werden die Ausgangsfrequenzen der Hochfrequenz-Anlegeeinrichtung und der Referenz- Hochfrequenzerzeugungseinrichtung so gesteuert, daß die Phasenverschiebung zwischen dem Hochfrequenzsignal, welches in der Verbindungsleitung des Widerstands und der Meßspule auftritt, und dem Referenz-Hochfrequenzsignal gleich der Phasenverschiebung zwischen dem Ausgangssignal der Hochfrequenz-Anlegeeinrichtung und dem Referenz- Hochfrequenzsignal ist, und daher sind die an beiden Enden des Widerstands vorhandenen Signale miteinander in Phase.In this device, the output frequencies of the High-frequency application device and the reference Radio frequency generating device controlled so that the Phase shift between the radio frequency signal, which in the connecting line of the resistor and the Measuring coil occurs, and the reference high-frequency signal equal to the phase shift between the output signal the high-frequency application device and the reference Is high frequency signal, and therefore are at both ends signals present in resistance with each other in phase.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerischer dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to drawings illustrated embodiments explained in more detail which other advantages and features arise. It shows

Fig. 1 ein erläuterndes Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, mit einer Darstellung einer Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff, welche eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 1 is an explanatory diagram, partly as a block diagram with a representation of a device for measuring the dielectric constant of fuel, which represents a first embodiment of the present invention;

Fig. 2 ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, welches die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen zeigt; Fig. 2 is a circuit diagram, partly as a block diagram, which shows the arrangement of the device according to the invention in detail;

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm mit einer Darstellung von Signalen an verschiedenen Schaltungspunkten in Fig. 2; Fig. 3 is a timing diagram showing signals at various circuit points in Fig. 2;

Fig. 4(a) und 4(b) Äquivalentschaltbilder eines Sensorabschnitts in einer konventionellen Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff, und Fig. 4(c) und 4(d) Frequenzeigenschaftsdiagramme für eine Beschreibung des Betriebsablaufs der konventionellen Vorrichtung; FIG. 4 (a) and 4 (b) Equivalent circuit diagrams of a sensor portion in a conventional device for measuring the dielectric constant of fuel, and Figure 4 (c) and 4 (d) frequency characteristic diagrams for a description of the operation of the conventional apparatus.

Fig. 5 ein erläuterndes Diagramm, teilweise als Blockschaltbild, welches die Anordnung der konventionellen Vorrichtung zeigt; Fig. 5 is an explanatory diagram, partly as a block diagram, showing the arrangement of the conventional device;

Fig. 6 ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, welches die Anordnung der konventionellen Vorrichtung im einzelnen zeigt; Fig. 6 is a circuit diagram, partly as a block diagram, showing the arrangement of the conventional device in detail;

Fig. 7 ein Zeitablaufdiagramm für eine Beschreibung des Betriebs der konventionellen Vorrichtung, Fig. 7 is a timing diagram for a description of the operation of the conventional apparatus,

Fig. 8 und 9 Diagramme für eine Beschreibung von Ausgangsfehlern der konventionellen Vorrichtung; Fig. 8 and 9 are diagrams for a description of the output errors of the conventional apparatus;

Fig. 10 ein erläuterndes Diagramm, teilweise als Blockschaltbild, mit einer Darstellung der Anordnung einer weiteren Meßvorrichtung für die Dielektrizitätkonstante von Brennstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 10 is an explanatory diagram, partly as a block diagram with a representation of the arrangement of a further device for measuring the dielectric constant of fuel according to a second embodiment of the present invention;

Fig. 11 ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, welches die Anordnung der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung im einzelnen zeigt; und FIG. 11 is a circuit diagram, partly as a block diagram according to the invention in detail showing the arrangement of the second embodiment; and

Fig. 12 ein Zeitablaufdiagramm für eine Beschreibung des Betriebs der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung. FIG. 12 is a timing chart for a description of the operation of the device shown in FIG. 11.

Unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 wird eine Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Referring to FIGS. 1 and 2, a device for measuring the dielectric constant will be described according to a first embodiment of the invention.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen Sensorabschnitt A und einen Meßschaltungsabschnitt B. Der Sensorabschnitt A ist derselbe Abschnitt wie bei der voranstehend beschriebenen konventionellen Vorrichtung. Der Meßschaltungsabschnitt B umfaßt: einen Signalformer 11, der an die einschichtige Spule 4 und einen Widerstand 10 angeschlossen ist; ein Tiefpaßfilter 12, mit welchem der Ausgang des Signalformers 11 verbunden ist, eine Vorspannungssteuereinrichtung 13, die an den Ausgang des Tiefpaßfilters 12 und eine vorbestimmte Referenzspannung V_ref angeschlossen ist, welche der Spannung entspricht, die das Tiefpaßfilter 12 ausgibt, wenn das Tastverhältnis des Ausgangsignals des Signalformers 11 50% beträgt, wobei die Vorspannungssteuereinrichtung 13 über die Zuleitung 4b einen Gleichspannungspegel an die einschichtige Spule 4 anlegt: und einen Phasenkomparator 14, der an den Ausgang des Signalformers 11 und an die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 10 und einem Verstärker 18 angeschlossen ist. Die übrige Anordnung ist so wie bei der voranstehend beschriebenen konventionellen Vorrichtung.The device shown in Fig. 1 includes a sensor section A and a measuring circuit section B. The sensor section A is the same section as in the conventional device described above. The measuring circuit section B includes: a signal shaper 11 connected to the single-layer coil 4 and a resistor 10 ; a low pass filter 12 to which the output of the shaper 11 is connected, a bias control means 13 connected to the output of the low pass filter 12 and a predetermined reference voltage V _ref which corresponds to the voltage which the low pass filter 12 outputs when the duty cycle of the output signal of the signal conditioner 11 is 50%, the Vorspannungssteuereinrichtung 13 via the feed line 4 b a DC level to the single coil 4 port: and a phase comparator 14 connected to the output of the signal conditioner 11 and to the connection line between the resistor 10 and an amplifier 18 is. The rest of the arrangement is the same as the conventional device described above.

Der voranstehend beschriebene Aufbau der Erfindung ist mit mehr Einzelheiten in Fig. 2 gezeigt. Ähnlich wie im Fall von Fig. 6 ist eine Phasensynchronisierschleife so ausgebildet, daß die Phasenverschiebung zwischen hochfrequenten Spannungssignalen an beiden Enden des Widerstands 10 0° beträgt. Ein größerer Teil von Fig. 2 ist ebenso ausgebildet, wie der von Fig. 6 (dem Stand der Technik). Daher wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung hauptsächlich in Bezug auf ihre Unterschiede gegenüber der konventionellen Vorrichtung beschrieben. Fig. 3 zeigt die Signalformen von Signalen an verschiedenen Schaltungspunkten in Fig. 2. The structure of the invention described above is shown in more detail in FIG. 2. Similar to the case of Fig. 6, a phase synchronizing loop is formed so that the phase shift between high-frequency voltage signals at both ends of the resistor is 10 0 °. A larger part of FIG. 2 is formed in the same way as that of FIG. 6 (prior art). Therefore, the device according to the invention is mainly described in terms of its differences from the conventional device. FIG. 3 shows the waveforms of signals at different circuit points in FIG. 2.

Das hochfrequente Rechteckwellensignal P1, welches von dem spannungsgesteuerten Oszillator 17 ausgegeben wird, wird an die CK-Klemme der ersten D-Flip-Flop-Schaltung 18a angelegt, und wird weiterhin über den Invertierer 18c an die CK-Klemme der zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 18b angelegt. Der Q-Ausgang P2 der ersten D-Flip-Flop-Schaltung 18a ist über den Widerstand 10 an die einschichtige Spule 4 angeschlossen. Der Q-Ausgang P3 der zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 18b stellt ein hochfrequentes Rechtecksignal dar, welches gegenüber dem Signal P2 um 90° phasenverschoben ist.The high-frequency square wave signal P1, which is output from the voltage-controlled oscillator 17 , is applied to the CK terminal of the first D flip-flop circuit 18 a, and is further via the inverter 18 c to the CK terminal of the second D- Flip-flop circuit 18 b created. The Q output P2 of the first D flip-flop circuit 18 a is connected via the resistor 10 to the single-layer coil 4 . The Q output P3 of the second D flip-flop circuit 18 b represents a high-frequency square-wave signal which is 90 ° out of phase with the signal P2.

Das an dem Verbindungspunkt des Widerstands 10 und der einschichtigen Spule 4 bereitgestellte Signal P4, welches an die Spule 4 angelegt wird, wird durch den Signalformer 11, der eine Invertiererschaltung ist, in ein Rechtecksignal umgeformt, wobei der Signalformer zu den Logikschaltungen gehört, die auf TTL-Basis oder CMOS-Basis aufgebaut sind. Der Ausgang des Signalformers 11 wird auf die Pegel "H" und "L" wie nachstehend angegeben geschaltet: Der Ausgang des Signalformers 11 wird auf den Pegel "L" gesetzt, wenn das Eingangssignal höher ist als der Schwellenwertpegel V_th; und er wird auf "H" angehoben, wenn das Eingangssignal kleiner ist. Der Schwellenwertpegel V_th kann nicht eingestellt werden.The signal P4 provided at the connection point of the resistor 10 and the single-layer coil 4 , which is applied to the coil 4 , is converted into a square-wave signal by the signal shaper 11 , which is an inverter circuit, the signal shaper being one of the logic circuits which are based on TTL-Basis or CMOS-Basis are constructed. The output of the shaper 11 is switched to the "H" and "L" levels as follows: the output of the shaper 11 is set to the "L" level when the input signal is higher than the threshold level V _th ; and it is raised to "H" when the input signal is smaller. The threshold level V _th cannot be set.

In der in Fig. 6 gezeigten konventionellen Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff wird die dem Schwellenwertpegel v_th entsprechende Spannung an die Zuleitung 4b der einschichtigen Spule 4 als die Gleichspannungskomponente des Signals P4 angelegt, um den Signalformungsvorgang zu gestatten. Andererseits wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Ausgangssignal des Signalformers 11 in eine Gleichspannung umgewandelt, welche seinem Tastverhältnis von dem Tiefpaßfilter 12 entspricht, und die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 12 und einer Spannung V_ref, entsprechend der Spannung, die das Tiefpaßfilter 12 ausgibt, wenn das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Signalformers 11 50% beträgt, wird durch einen Vergleichsintegrierer 13a in der Vorspannungssteuereinrichtung 13 integriert. Der sich ergebende Integrationswert wird der Zuleitung 4b der einschichtigen Spule 4 zugeführt.In the in Fig. Conventional measuring apparatus shown 6 for the dielectric constant of fuel which the threshold level V _th corresponding voltage is applied to the supply line 4 of the single coil 4 b is applied as the DC component of the signal P4, permit the signal shaping process to. On the other hand, according to the present invention, the output signal of the shaper 11 is converted to a DC voltage corresponding to its duty ratio from the low-pass filter 12 , and the difference between the output signal of the low-pass filter 12 and a voltage V _ref corresponding to the voltage that the low-pass filter 12 outputs, when the duty ratio of the output signal of the signal conditioner 11 is 50%, is integrated by an Vergleichsintegrierer 13 a in the Vorspannungssteuereinrichtung. 13 The resulting integration value is fed to the lead 4 b of the single-layer coil 4 .

Beispielsweise in einem Fall, in welchem das Signal P4 so aussieht, wie dies durch die gestrichelte Linie in Fig. 3 angegeben ist, liegt der Ausgang P5 des Signalformers 11 dauernd auf dem Pegel "H", und daher liegt der Ausgang des Tiefpaßfilters 12 ständig auf dem Pegel "H". Dieses Ausgangssignal mit dem Pegel "H" wird an den Vergleichsintegrierer 13a angelegt. Daher wird das Ausgangssignal der Vorspannungssteuereinrichtung 13 erhöht, so daß der Gleichspannungspegel des Signals P4 schließlich auf das Niveau, welches durch die durchgezogene Linie angedeutet ist.For example, in a case where the signal P4 looks as indicated by the broken line in Fig. 3, the output P5 of the shaper 11 is constantly at the "H" level, and therefore the output of the low-pass filter 12 is always at the "H" level. This output signal with the level "H" is applied to the comparison integrator 13 a. Therefore, the output signal of the bias control means 13 is increased, so that the DC voltage level of the signal P4 finally reaches the level indicated by the solid line.

Die EXKLUSIV-ODER Schaltung 14c in dem Phasenkomparator 14 besteht aus TTL oder CMOS. Das Signal P3 wird über den Invertierer 14b an eine der Eingangsklemmen der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c angelegt, während das Ausgangssignal P5 des Signalformers 11 an die andere Eingangsklemme angelegt wird, so daß die Signale P3 und P5 einem Vergleich unterzogen werden. Wenn in dem Sensorabschnitt A die LC-Schaltung mit einer anderen Frequenz als der Resonanzfrequenz angeregt wird, so ist die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P5 und P2 nicht gleich 0°, und die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P5 und P3 ist nicht 90°, und daher ist das Tastverhältnis des Ausgangs P6 der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c nicht 50%.The EXCLUSIVE-OR circuit 14 c in the phase comparator 14 consists of TTL or CMOS. The signal P3 is applied via the inverter 14 b to one of the input terminals of the EXCLUSIVE-OR circuit 14 c, while the output signal P5 of the signal shaper 11 is applied to the other input terminal, so that the signals P3 and P5 are subjected to a comparison. In the sensor section A, when the LC circuit is excited with a frequency other than the resonance frequency, the phase shift between the signals P5 and P2 is not 0 °, and the phase shift between the signals P5 and P3 is not 90 °, and therefore the duty cycle of the output P6 of the EXCLUSIVE OR circuit 14 c is not 50%.

Wenn daher das Signal P6 an das Tiefpaßfilter 15 angelegt wird, so wird dessen Gleichspannungs-Ausgangssignal an den Vergleichsintegrierer 16 angelegt, so daß die Differenz zwischen dem Gleichspannung-Ausgangssignal und der Referenzspannung V_ref entsprechend der Phasenverschiebung von 0° integriert wird, und der sich ergebende Integrationswert wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 17 angelegt, um die Oszillationsfrequenz zu steuern. Dies führt dazu, daß in Fig. 3 die Phase des Signals P4 in die Richtung nach links verschoben wird, und dementsprechend auch das Signal P6 geändert wird, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Schließlich ist eine Phasenrückkopplungssteuerung eingerichtet, wie in Fig. 7 gezeigt ist.Therefore, when the signal P6 is applied to the low-pass filter 15 , its DC output signal is applied to the comparison integrator 16 so that the difference between the DC output signal and the reference voltage V _{ref is integrated} according to the phase shift of 0 °, and which resulting integration value is applied to the voltage controlled oscillator 17 to control the oscillation frequency. As a result, the phase of the signal P4 is shifted in the direction to the left in FIG. 3, and accordingly the signal P6 is also changed, as indicated by the arrows. Finally, phase feedback control is established as shown in FIG. 7.

Bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform erhält die Vorspannungssteuereinrichtung 13 die Spannung V_ref entsprechend dem Tastverhältnis von 50% durch Teilen der Versorgungsspannung durch den variablen Widerstand 23. Es kann jedoch auch irgendein anderes Signal mit einem Tastverhältnis von 50%, beispielsweise das Signal P2, an ein Tiefpaßfilter angelegt werden, welches eine äquivalente Funktion aufweist wie das Tiefpaßfilter 12, um dessen Gleichspannung zu erhalten. In diesem Falle steuert die Vorspannungssteuereinrichtung 13 die der einschichtigen Spule zugeführte Spannung so, daß die Gleichspannung gleich der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 12 ist. In the embodiment described above, the bias control device 13 obtains the voltage V _ref corresponding to the duty ratio of 50% by dividing the supply voltage by the variable resistor 23 . However, any other signal with a duty cycle of 50%, for example the signal P2, can be applied to a low-pass filter which has an equivalent function to the low-pass filter 12 in order to obtain its DC voltage. In this case, the bias voltage control device 13 controls the voltage supplied to the single-layer coil so that the DC voltage is equal to the output voltage of the low-pass filter 12 .

Unter Bezug auf Fig. 10 wird eine zweite Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante von Brennstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.Referring to FIG. 10, a second device for measuring the dielectric constant of fuel according to a second embodiment of the invention.

Die in Fig. 10 dargestellte Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante weist ebenfalls einen Sensorabschnitt A und einen Meßschaltungsabschnitt B auf. Der Sensorabschnitt A ist vollständig identisch mit dem Sensorabschnitt A der konventionellen Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante. Der Meßschaltungsabschnitt B umfaßt: eine Meß-Hochfrequenzanlegeeinrichtung 30 zum Anlegen eines Hochfrequenzsignals an die einschichtige Spule 4 über einen Widerstand C; eine Referenz- Hochfrequenzerzeugungseinrichtung 31 zur Ausgabe eines Referenz-Hochfrequenzsignals, welches die gleiche Frequenz aufweist wie das Ausgangssignal der Meß- Hochfrequenzanlegeeinrichtung 30 und diesem gegenüber um einen vorbestimmten Winkel in der Phase verschoben ist; einen Meß-Phasenkomparator 14 zum Messen der Phasenverschiebung zwischen einem Signal, welches in der Verbindungsleitung des Widerstands 10 und der einschichtigen Spule 4 vorhanden ist, und dem Ausgangssignal der Referenz- Hochfrequenzerzeugungseinrichtung 31; einen Referenz- Phasenkomparator 114 zur Ermittlung der Phasenverschiebung zwischen dem Ausgangssignal der Meß- Hochfrequenzanlegeeinrichtung 30 und dem Ausgangssignal der Referenz-Hochfrequenzerzeugungseinrichtung 31; ein zweites Tiefpaßfilter 115, an welches das Ausgangssignal des Referenz-Phasenkomparators 114 angelegt wird; einen Vergleichsintegrierer 16, an welchen das Ausgangssignal eines ersten Tiefpaßfilters 15 und das Ausgangssignal des zweiten Tiefpaßfilters 115 angelegt werden; und einen spannungsgesteuerten Oszillator 17, der das Ausgangssignal des Vergleichsintegrierers 30 empfängt und ein Ausgangssignal zur Verfügung stellt, welches an die Meß- Hochfrequenzanlegeeinrichtung 30 und die Referenz- Hochfrequenzerzeugungseinrichtung 31 angelegt wird.The measuring device for the dielectric constant shown in FIG. 10 likewise has a sensor section A and a measuring circuit section B. The sensor section A is completely identical to the sensor section A of the conventional measuring device for the dielectric constant. The measuring circuit section B comprises: a measuring high frequency applying device 30 for applying a high frequency signal to the single-layer coil 4 through a resistor C; a reference high-frequency generating device 31 for outputting a reference high-frequency signal which has the same frequency as the output signal of the measuring high-frequency application device 30 and is phase-shifted with respect thereto; a measuring phase comparator 14 for measuring the phase shift between a signal which is present in the connecting line of the resistor 10 and the single-layer coil 4 and the output signal of the reference high-frequency generator 31 ; a reference phase comparator 114 for determining the phase shift between the output signal of the measuring high-frequency application device 30 and the output signal of the reference high-frequency generating device 31 ; a second low pass filter 115 to which the output of the reference phase comparator 114 is applied; a comparison integrator 16 to which the output signal of a first low-pass filter 15 and the output signal of the second low-pass filter 115 are applied; and a voltage-controlled oscillator 17 , which receives the output signal of the comparison integrator 30 and provides an output signal which is applied to the measurement high-frequency application device 30 and the reference high-frequency generation device 31 .

Die Anordnung der Meßvorrichtung für die Dielektrizitätskonstante ist in Fig. 11 mit mehr Einzelheiten gezeigt. In der Vorrichtung ist, ähnlich wie bei der konventionellen Vorrichtung, eine Phasensynchronisierungsschleife so ausgebildet, daß die Phasenverschiebung zwischen Hochfrequenzspannungssignalen, die an beiden Enden des Widerstands 10 anliegen, 0° ist. Fig. 12 zeigt Signale an verschiedenen Schaltungspunkten in Fig. 11.The arrangement of the dielectric constant measuring device is shown in Fig. 11 in more detail. In the device, similar to the conventional device, a phase synchronization loop is formed so that the phase shift between high-frequency voltage signals applied to both ends of the resistor 10 is 0 °. FIG. 12 shows signals at various circuit points in FIG. 11.

Nunmehr wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben, allerdings werden hauptsächlich die Teile der Vorrichtung beschrieben, die sich von denen der konventionellen Vorrichtung unterscheiden.The operation of the device will now be described however, mainly the parts of the device described, which differ from those of the conventional Differentiate device.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 17 gibt ein Hochfrequenz-Rechteckwellensignal P1 aus, welches an die CK-Klemme einer ersten D-Flip-Flop-Schaltung 30 angelegt wird. weiterhin wird das Signals P1 über einen Invertierer 31b an die CK-Klemme einer zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 31a angelegt. Der Q-Ausgang P2 der ersten D-Flip-Flop-Schaltung 30 wird über den Widerstand 10 an die einschichtige Spule 4 angelegt. Das Q-Ausgangssignal P3 der zweiten D-Flip-Flop-Schaltung 31a ist ein hochfrequentes Rechtecksignal, welches in der Phase um einen Winkel gegenüber dem Signal P2 verschoben ist, wobei der Winkel durch das Tastverhältnis des Rechteckwellensignals P1 bestimmt wird; dies bedeutet, daß die Signale P2 und P3 gegeneinander phasenverschoben sind, entsprechend dem Tastverhältnis des Signals P1.The voltage-controlled oscillator 17 outputs a high-frequency square wave signal P1, which is applied to the CK terminal of a first D flip-flop circuit 30 . Furthermore, the signal P1 is applied via an inverter 31 b to the CK terminal of a second D flip-flop circuit 31 a. The Q output P2 of the first D flip-flop circuit 30 is applied to the single-layer coil 4 via the resistor 10 . The Q output signal P3 of the second D flip-flop circuit 31 a is a high-frequency square-wave signal, which is shifted in phase by an angle relative to the signal P2, the angle being determined by the duty cycle of the square-wave signal P1; this means that the signals P2 and P3 are out of phase with each other in accordance with the duty cycle of the signal P1.

Die D-Flip-Flops 30 und 31a und der Invertierer 31b arbeiten auf entsprechende Weise wie die Teile 18a, 18b und 18c in Fig. 6. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform, um die Funktionen der Bauteile deutlich zu erläutern, die erste D-Flip-Flop-Schaltung 30 als "Meß- Hochfrequenzanlegeeinrichtung" bezeichnet, und die zweite D-Flip-Flop-Schaltung 31a und der Invetierer 31b als "Referenz-Hochfrequenzerzeugungseinrichtung".The D flip-flops 30 and 31 a and the inverter 31 b operate in a corresponding manner as the parts 18 a, 18 b and 18 c in FIG. 6. However, in this embodiment, in order to clearly explain the functions of the components, the first D-flip-flop circuit 30 referred to as "measurement high-frequency application device", and the second D-flip-flop circuit 31 a and the Invetter 31 b as "reference high-frequency generation device".

Die Signale P2 und P3 werden an einen Phasenkomparator angelegt, nämlich an eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung 114, welche ein Rechteckwellensignal P7 ausgibt, dessen Tastverhältnis der Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P3 entspricht. Das Signal P7 wird an das zweite Tiefpaßfilter 115 angelegt, in welchem Hochfrequenzkomponenten von dem Signal P7 durch einen Widerstand 115a und einen Kondensator 115b entfernt werden; dies bedeutet, daß das Signal P7 in eine Gleichspannung entsprechend dem Tastverhältnis des Signals P7 umgewandelt wird. Die Gleichspannung wird an einen Gleichspannungspuffer 115 angelegt, welcher ein Gleichspannungssignal R_ef ausgibt, entsprechend der Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P3.The signals P2 and P3 are applied to a phase comparator, namely to an EXCLUSIVE-OR circuit 114 , which outputs a square wave signal P7, the duty cycle of which corresponds to the phase shift between the signals P2 and P3. The signal P7 is applied to the second low-pass filter 115 , in which high-frequency components are removed from the signal P7 by a resistor 115 a and a capacitor 115 b; this means that the signal P7 is converted into a DC voltage corresponding to the duty cycle of the signal P7. The DC voltage is applied to a DC voltage buffer 115 , which outputs a DC voltage signal R _ef , corresponding to the phase shift between the signals P2 and P3.

Das Signal P3 wird über eine Pufferschaltung 14b an eine Eingangsklemme einer EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c geliefert, eine der Logikschaltungen vom Typ TTL und MOS, in dem Meß-Phasenkomparator 14, während ein Signal P4 an dem Verbindungspunkt des Widerstands 10 und der einschichtigen Spule 4, welches an die einschichtige Spule 4 angelegt wird, über eine Pufferschaltung 14a der anderen Eingangsklemme der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c zugeführt wird, so daß mit den Signalen P3 und P4 ein Phasenvergleich durchgeführt wird. The signal P3 is b via a buffer circuit 14 to an input terminal of an exclusive OR circuit 14 c supplied, one of the logic circuits of the type TTL and MOS, in the measuring phase comparator 14, while a signal P4 at the connecting point of the resistor 10 and the single coil 4, which is applied to the single coil 4 is supplied c via a buffer circuit 14 a to the other input terminal of the EXCLUSIVE-OR circuit 14, so that a phase comparison is carried out with the signals P3 and P4.

Das Hochfrequenzsignal P4, welches an dem Verbindungspunkt des Widerstands 10 und der einschichtigen Spule 4 zur Verfügung gestellt wird, ist sinusförmig. Die Pufferschaltung 14a formt die Signalform des Signals P4 so um, daß ein Signal P5 zur Verfügung gestellt wird. Das Signal P5 ist eine Rechteckwelle, die in Phase mit dem Signal P2 bei der Resonanzfrequenz der LC-Schaltung des Sensorabschnitts A liegt, und gegenüber dem Signal P3 um die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P3 phasenverschoben ist. Wenn daher die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P4, die an beiden Enden des Widerstands 10 anliegen, 0° beträgt; also wenn die Frequenz die Resonanzfrequenz der LC-Schaltung in dem Sensorabschnitt A ist, so ist das Ausgangssignal P6 der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c ein Rechtecksignal, welches dasselbe Tastverhältnis aufweist wie das Signal P7.The high-frequency signal P4, which is provided at the connection point of the resistor 10 and the single-layer coil 4 , is sinusoidal. The buffer circuit 14 a reshapes the signal form of the signal P4 so that a signal P5 is made available. The signal P5 is a square wave which is in phase with the signal P2 at the resonance frequency of the LC circuit of the sensor section A and is phase-shifted with respect to the signal P3 by the phase shift between the signals P2 and P3. Therefore, if the phase shift between signals P2 and P4 applied to both ends of resistor 10 is 0 °; Thus, when the frequency is the resonance frequency of the LC circuit in the sensor section A, so the output of P6 is the exclusive-OR circuit 14 c, a rectangular signal having the same duty cycle as the signal P7.

Das Ausgangssignal P6 der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 14c wird an das Tiefpaßfilter 15 angelegt, dessen Gleichspannungsausgangssignal dem Vergleichsintegrierer 16 zugeführt wird, in welchem die Differenz zwischen dem Gleichspannungsausgangssignal und der Ausgangsspannung R_ef des Tiefpaßfilters 15 integriert wird. Der sich ergebende Integrationswert; also das Ausgangssignal des Vergleichsintegrierers 16, wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 17 angelegt, um dessen Oszillationsfrequenz zu steuern. Dies bedeutet, daß eine Phasensynchronisierschleife gebildet wird, welche die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 17 so steuert, daß die Phasenverschiebung zwischen den Hochfrequenz-Spannungssignalen, die an beiden Enden des Widerstands 10 anliegen, 0° beträgt. The output signal P6 of the EXCLUSIVE-OR circuit 14 c is applied to the low-pass filter 15 , the DC voltage output signal of which is fed to the comparison integrator 16 , in which the difference between the DC voltage output signal and the output voltage R _{ef of} the low-pass filter 15 is integrated. The resulting integration value; that is, the output signal of the comparison integrator 16 is applied to the voltage-controlled oscillator 17 in order to control its oscillation frequency. This means that a phase synchronizing loop is formed which controls the output frequency of the voltage controlled oscillator 17 so that the phase shift between the high frequency voltage signals applied to both ends of the resistor 10 is 0 °.

Nunmehr wird der Fall überlegt, in welchem sich die an den Meßschaltungsabschnitt B angelegte Versorgungsspannung ändert. In diesem Fall ändern sich ebenfalls die hohen Pegel der EXKLUSIV-ODER-Schaltungen 14c und 114, und daher wird auch die Gleichspannung geändert, welche der Phasenverschiebung entspricht, die durch Anlegen der Ausgangssignale der EXKLUSIV-ODER-Schaltungen 14c und 114 an die jeweiligen Tiefpaßfilter 15 und 115 erhalten wird. Allerdings weisen die beiden EXKLUSIV-ODER-Schaltungen 14c und 114 eine einander gleiche Anordnung auf, und daher sind bei derselben Versorgungsspannung die von ihnen ausgegebenen hohen Pegel einander gleich. Daher sind, bei dem selben Tastverhältnis, die von den Tiefpaßfiltern 15 und 115 ausgegebenen Gleichspannungen einander gleich.The case is now considered in which the supply voltage applied to the measuring circuit section B changes. In this case, also the high level, the EXCLUSIVE-OR circuits 14 change c, and 114, and therefore also the DC voltage is changed corresponding to the phase shift by applying the output signals of the EXCLUSIVE-OR circuits 14 c and 114 to the respective low-pass filter 15 and 115 is obtained. However, the two EXCLUSIVE-OR circuits 14 c and 114 have the same arrangement, and therefore the high levels they output are the same at the same supply voltage. Therefore, at the same duty cycle, the DC voltages output from the low-pass filters 15 and 115 are equal to each other.

Daher weisen bei dem voranstehend beschriebenen Fall die Signale P6 und P7 ein gleiches Tastverhältnis auf, und die Phasenverschiebung zwischen den Signalen P2 und P3 ist gleich der Phasenverschiebung zwischen den Signalen P3 und P5. Zusätzlich wird die Phasenverschiebung zwischen den Hochfrequenzsignalen, die an beiden Enden des Widerstands 10 anliegen, so gesteuert, daß sie dauernd 0° ist. Andererseits wird selbst bei der Herstellung der Meßvorrichtung für Dielektrizitätskonstante von Brennstoff in großem Maßstab die Phasenverschiebung zwischen den Hochfrequenzsignalen, die an beiden Enden des Widerstands 10 anliegen, so gesteuert, daß sie dauernd 0° beträgt, da unabhängig von dem momentan herrschenden Tastverhältnis, wenn der spannungsgesteuerte Oszillator 17 schwingt, die Oszillationsfrequenz so gesteuert wird, daß die Signale P6 und P7 ein und dasselbe Tastverhältnis aufweisen.Therefore, in the case described above, the signals P6 and P7 have the same duty ratio, and the phase shift between the signals P2 and P3 is equal to the phase shift between the signals P3 and P5. In addition, the phase shift between the high frequency signals applied to both ends of the resistor 10 is controlled so that it is continuously 0 °. On the other hand, even in the manufacture of the fuel dielectric constant measuring device on a large scale, the phase shift between the high-frequency signals applied to both ends of the resistor 10 is controlled to be continuously 0 ° because regardless of the current duty ratio when the voltage-controlled oscillator 17 oscillates, the oscillation frequency is controlled so that the signals P6 and P7 have the same duty cycle.

Bei den voranstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen wird der Methanolgehalt in einer Methanol/Benzinmischung gemessen. Es ist allerdings selbstverständlich, daß die Vorrichtung auch zur Messung der Dielektrizitätskonstante in anderen Flüssigkeiten eingesetzt werden kann.In the first and second described above The methanol content is in one embodiment Methanol / gasoline mixture measured. However, it is of course, that the device also for measurement the dielectric constant in other liquids can be used.

Wie voranstehend beschrieben wird bei der ersten Ausführungsform der Erfindung die Phasenverschiebung zwischen den Spannungen gemessen, die an beiden Enden des Widerstands anliegen, der in Reihe mit der Meßspule geschaltet ist, und es wird die Ausgangsfrequenz der Hochfrequenzanlegeeinrichtung gesteuert, die zum Anlegen des Hochfrequenzsignals an die Meßspule über den Widerstand ausgebildet ist. Bei der Messung der Phasenverschiebung wird die Spannung an dem Verbindungspunkt des Widerstands und der Meßspule in ihrer Signalform in ein Rechtecksignal durch den Signalformer umgeformt, und die Gleichspannung wird an die Meßspule angelegt, so daß das Tastverhältnis des Rechtecksignals den vorbestimmten Wert annimmt; daher wird das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Signalformers so gesteuert, daß der vorbestimmte Wert eingenommen wird. Selbst wenn sich die Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs so abrupt ändert, daß die Steuerung der Phasensynchronisierungsschleife ungenügend wird, und die Messung der Phasenverschiebung daher falsch ist, kehrt die Steuerung schnell zu Normalbedingungen zurück. Daher kann mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Darüber hinaus ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung für die Massenproduktion geeignet, da sie nicht die Schwierigkeit aufweist, daß die an die Meßspule angelegte Gleichspannung entsprechend den Eigenschaften des Signalformers eingestellt werden muß. As described above, the first Embodiment of the invention the phase shift measured between the voltages at both ends of the Resistance applied, in series with the measuring coil is switched, and it becomes the output frequency of the High-frequency application device controlled to apply of the high-frequency signal to the measuring coil via the Resistance is formed. When measuring the The voltage on the phase shift Connection point of the resistor and the measuring coil in their Waveform into a square wave signal by the signal shaper reshaped, and the DC voltage is applied to the measuring coil created so that the duty cycle of the square wave signal assumes the predetermined value; therefore it will Duty cycle of the output signal of the signal former controlled that the predetermined value is taken. Even if the dielectric constant of the Fuel changes so abruptly that the control of the Phase synchronization loop becomes insufficient, and the Measurement of the phase shift is therefore wrong, the returns Control quickly returned to normal conditions. Therefore with the device according to the present invention Dielectric constant of the fuel with high Accuracy can be measured. In addition, the Device according to the invention for mass production suitable because it does not have the difficulty that the DC voltage applied to the measuring coil corresponding to the Properties of the signal former must be set.

Bei der Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform erfolgt eine Rückkopplungssteuerung der Ausgangsfrequenzen der Hochfrequenzanlegeeinrichtung und der Referenzfreuquenz-Erzeugungseinrichtung, so daß die Phasenverschiebung zwischen dem Hochfrequenzsignal, welches durch die Meßspule bereitgestellt wird, und dem Referenzhochfrequenzsignal gleich der Phasenverschiebung zwischen dem Referenzhochfrequenzsignal und der Hochfrequenz ist, die an die Meßspule über den Widerstand angelegt wird. Daher arbeitet bei dieser Vorrichtung die gebildete Phasensynchronisierungsschleife so, daß sie die Phasenverschiebung zwischen den an beiden Enden des Widerstands anliegenden Signalen auf 0° setzt, unabhängig von der Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der Hochfrequenzanlegeeinrichtung und der Referenzhochfrequenzerzeugungseinrichtung, oder der Änderung des Ausgangssignals des Phasenkomparators in Folge einer Änderung der Versorgungsspannung. Daher kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs mit hoher Genauigkeit messen, und weist keine Änderung des Gütefaktors Q der Meßspule in Folge der Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs oder der Änderung der Versorgungsspannung auf. Weiterhin ist es bei der Herstellung der Vorrichtungen in großem Maßstab nicht erforderlich, die Phasensynchronisierschleife in jeder Vorrichtung einzustellen; dies bedeutet, daß die Vorrichtung besonders für die Massenproduktion geeignet ist.In the device according to the second embodiment feedback control of the output frequencies takes place the high-frequency application device and the Reference frequency generator, so that the Phase shift between the radio frequency signal, which is provided by the measuring coil, and the Reference high frequency signal equal to the phase shift between the reference radio frequency signal and the High frequency is that to the measuring coil through the resistor is created. Therefore, this device works formed phase synchronization loop so that they the Phase shift between the at both ends of the Resistance signals set to 0 °, regardless of the phase shift between the Output signals of the high-frequency application device and Reference radio frequency generating device, or the Change of the output signal of the phase comparator in As a result of a change in the supply voltage. Therefore the device according to the present invention Dielectric constant of the fuel with high Measure accuracy, and shows no change in Quality factor Q of the measuring coil as a result of Dielectric constant of the fuel or the change the supply voltage. Furthermore, it is with the Large scale manufacture of the devices is not required the phase lock loop in each Adjust device; this means that the Device particularly suitable for mass production is.

Zwar wurde die vorliegende Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch ist es für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, daß sich zahlreiche Änderungen und Modifikationen vornehmen lassen, ohne von der Erfindung abzuweichen, und daher sollen die beigefügten Patentansprüche sämtliche Änderungen und Modifikationen einschließen, die in den Umfang und das Wesen der vorliegenden Erfindung fallen.While the present invention has been described in relation to described preferred embodiments, but it is obvious to those skilled in the art that have numerous changes and modifications made, without departing from the invention, and therefore the attached claims all changes and Include modifications that are in scope and that The essence of the present invention falls.

Claims

1. Device for measuring the dielectric constant of a fuel, characterized by
means for applying a high frequency voltage signal;
means for resonating the high frequency voltage signal from the application means in accordance with the dielectric constant of the fuel;
a resistor, one end of which is connected in series with the resonance generating device and the other end of which the high-frequency voltage signal is applied by the applying device;
bias control means connected to the other terminal of the resonance generator for applying a DC bias to the resonance generator;
measuring means connected between one and the other end of the resistor for detecting a phase shift between the high frequency voltage signal of the applying means and a voltage signal which is present in a connection line between the resonance generating means and the resistor; and
a control device for controlling the high-frequency voltage signal from the application device in order to set the phase shift determined by the measuring device to a first predetermined value, wherein at least one of the application device and the control device generates a signal which represents the dielectric constant of the fuel.

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring device is a waveform shaping device has to in a sinusoidal waveform the connecting line between the Resonance generating device and the resistance existing voltage signal into a corresponding one To convert square wave signal, and that the Measuring device the rectangular signal from the Waveform device with the High frequency voltage signal of the application device in a rectangular waveform.

3. Device according to claim 2, characterized in that the bias control device a Has converter device to the rectangular Signal from the waveform device in a To convert DC signal, which of which Represents the duty cycle, the Bias control device DC bias controls so that Voltage signal representing the duty cycle represents the second predetermined value.

4. The device according to claim 1, characterized in that the first predetermined value of Phase shift is 0 °.

5. The device according to claim 3, characterized in that the second predetermined value is a duty cycle vcn represents 50%.

6. The device according to claim 1, characterized in that the application device has a section for application a high frequency voltage signal to the resistor as well as a section for creating a reference High-frequency voltage signal to the measuring device for comparison with the voltage signal, which in the connecting line between the Resonance generating device and the resistance is present.

7. The device according to claim 6, characterized in that that still a Reference phase comparison device is provided, by a reference phase shift between the Output of the high frequency signal application section and the output of the reference radio frequency signal Determine the application section, the Control device the high-frequency voltage signal controlled by the feeder device so that the Phase shift by the measuring device is measured on the reference phase shift is set by the Reference phase comparator as the first predetermined value is determined, at least either the output frequency of the High frequency application section, the output frequency of the reference high frequency application section, or that Control output signal of the control device a signal generated which the dielectric constant of Represents fuel.

8. The device according to claim 1, characterized in that that the fuel is at least either gasoline or Includes alcohol.